第2章工艺规程的制定

1第2章工艺规程设计计划学时：26学时加工余量的确定本章要点定位基准的选择工艺路线拟订工艺尺寸链工艺过程经济分析基本术语2教学目的及要求本章概述了解机械加工工艺过程的基本概念，如工序、安装和工艺规程等，了解机械加工工艺规程的制定步骤，掌握工艺规程制定中的重要问题和内容确定，理解工艺尺寸链的概念，掌握工艺尺寸链极值法解算公式并能应用其解决常见的工艺尺寸链的问题，了解机械加工生产率和经济性的基本知识。本章重点机械加工工艺过程的基本概念，粗精基准的选择原则，应用工艺尺寸链进行常用几种工艺尺寸的计算。本章难点工艺尺寸链的计算3第二章工艺规程设计ProcessPlanning第一节基本概念BasicConceptsofProcessPlanning机械制造技术4机械制造：将原材料转变为产品的全过程。机械产品制造过程具体包括：1.原材料、半成品和成品的运输和保管2.生产和技术准备工作，如产品的开发设计、工艺设计、专用工装设计和制造、各种生产资料的准备以及生产组织等3.毛坯的制造4.零件的机械加工、热处理和其它表面处理5.部件和产品的装配、调整、检验、实验、油漆和包装等生产与制造5φ20±0.072×10.8图1-3阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash机械加工工艺过程——采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。是机械产品制造过程的主要部分。它由按一定的顺序排列的若干个工序组成，而每一个工序又可细分为安装、工位、工步及行程等。机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成6工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工作地或机床和是否连续作业工序划分的主要依据。若其中任一要素发生变更，则构成了另一道工序。工序是工艺过程划分的最小单元。工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件的加工。机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成7装夹的含义：使工件在机床或夹具中占据某一正确位置并夹紧的过程称为装夹。包括定位和夹紧两项内容。定位——使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧——对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变安装的含义：在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。有时在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。工位：在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，把工件相对于刀具所占据的每一个位置称为工位。机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成8图1-15工件在夹具上装夹（滚齿夹具）flash机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成9图1-13直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线图1-14划线找正安装flash机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成102134图1-16多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔flash机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成11工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工序中，若有几把刀具同时加工几个不同表面，通常看作一个工步，并称此工步为复合工步）a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图1-5复合工步机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成12图1-6立轴转塔车床图1-7铇平面图1-8钻孔、扩孔图1-9组合铣刀铣平面图1-10同时车外圆和倒角图1-11同时铣削两凸台面机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成13走刀——指同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。一个工步可以包括一次或数次走刀。当需要切除的金属层很厚，不能在一次走刀下完成，则需分几次走刀，走刀次数又称行程次数。机械加工工艺过程机械加工工艺过程组成14生产纲领N=Qn（1+α%+β%）（1-1）式中Q——产品年产量（件/年）；n——每台产品中该零件数量（件/台）；α——备品率；β——废品率。生产纲领－生产类型的划分可按照年生产纲领划分，产品的年生产纲领就是产品包括备品和废品在内的年生产量。生产纲领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间（或工段）设计的基本文件生产纲领与生产类型15◆资金周转要快◆零件加工、调整费用要少◆保证装配和销售有足够必要的储备量。生产批量：所谓生产批量是指一次投入或产出的同一产品（或零件）的数量。确定生产批量大小应考虑三因素：◆单件小批生产：单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。◆批量生产：成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。◆大批大量生产：产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生产。生产类型：根据生产纲领和产品本身的大小及结构复杂性，产品的制造可分为三种生产类型。生产纲领生产纲领与生产类型16◆生产类型不同，生产组织、设备布局、毛坯制造及机床、刀具的配置等方面就均有不同；◆生产类型还影响着制订工艺过程的繁简程度。对于简单零件的单件生产，一般只制订工艺路线；◆而对于重要零件的单件生产、各类零件的成批和大量生产，就要制订详细的工艺规程。表1-2年产量与生产类型生产纲领生产纲领与生产类型17表1-3各种生产类型工艺过程的主要特点生产纲领生产纲领与生产类型18◆指导生产的技术文件◆生产组织管理的主要依据◆新建或扩建工厂车间的基本文件◆技术交流工艺规程：将制订好的零（部）件的机械加工工艺过程按一定的格式（通常为表格或图表）和要求描述出来，作为指令性技术文件，用以指导生产，即为机械加工工艺规程。机械加工工艺规程的作用工艺规程的格式★机械加工工艺过程卡★机械加工工序卡★机械加工工艺综合卡★机械加工检验卡★机械加工机床调整卡机械加工工艺规程19表1-4机械加工工艺过程卡片机械加工工艺规程20表1-5机械加工工序卡片机械加工工艺规程21表1-6机械加工工艺卡片机械加工工艺规程22工艺规程设计原则1）以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提。2）工艺过程有较高的生产效率和较低的成本。3）充分考虑和利用现有生产条件，尽可能作到平衡生产。4）尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明劳动条件。5）积极采用先进技术和工艺，减少材料和能源消耗，并应符合环保要求。机械加工工艺规程设计原则23产品的全套装配图及零件图产品的验收质量标准产品的生产纲领及生产类型零件毛坯图及毛坯生产情况本厂（车间）的生产条件各种有关手册、标准等技术资料国内外先进工艺及生产技术的发展与应用情况制定机械加工工艺规程所需原始资料机械加工工艺规程所需原始资料24Ⅰ、准备性阶段1．图纸研究了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。2．熟悉或确定毛坯确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。3．定位基准的确定机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤25Ⅱ、工艺路线拟定阶段4．加工方法的选择根据零件形状结构、加工要求、生产纲领以及本厂的实际生产条件选择所有加工表面的加工方法或加工方法链。5．工序的集中与分散原则确定各工序的加工内容，决定工艺路线的长短。6．加工阶段的划分机加工路线一般分为四个阶段，各阶段所完成的任务不同。7．工序安排机加工工序排序、热处理工序安排、辅助工序安插。机械加工工艺规程设计步骤机械加工工艺规程设计步骤26Ⅲ、工序详细设计阶段8．加工余量的确定、工序尺寸计算工序余量的确定和工序尺寸的计算，包括利用工艺尺寸链计算工序尺寸。9．机床、夹具、刀具、量具和辅具设计/选择选择各工序的工艺装备。10．切削用量、工时定额确定机械加工工艺规程设计步骤Ⅳ、最终确定阶段对设计的工艺过程进行分析、评价和比较，经反复修改完善，最终确定一个最优的工艺过程。填写或打印工艺文件机械加工工艺规程设计步骤27第二章工艺规程设计ProcessPlanning第二节准备性工作TheStageofPreparationforProcessPlanning机械制造技术28一、图纸研究1）熟悉该产品的用途、性能、工作条件、作用2）加工表面技术条件的制定依据。3）检查零件图的完整性、正确性。4）零件结构工艺性分析5）发现问题及时向有关部门提出改进意见图纸研究的目的图纸研究的内容1）视图关系：包括视图的完备性、视图的正确性、大致轮廓2）技术要求：尺寸精度要求、形状精度要求、位置精度要求、表面粗糙度要求、材料及热处理要求、物理机械性能要求、其他要求3）零件结构工艺性29一、图纸研究30一、图纸研究31一、图纸研究32一、图纸研究33零件结构工艺性零件结构工艺性指设计的零件是否能在现在的技术水平及设备条件下被经济、方便地制造出来，是否可能使用高效率的制造方法和充分发挥设备能力的程度。零件结构工艺性存在于零部件生产和使用的全过程，包括：毛坯生产、机械加工、热处理、机器装配、机器使用、维护，直至报废、回收和再利用等零件结构工艺性341）生产类型生产类型是影响结构设计工艺性的首要因素。常常同一种结构，在单件小批生产中工艺性良好，在大批大量生产中未必也好，反之亦然。2）制造条件机械零部件的结构必须与制造厂的生产条件相适应。具体生产条件应包括：毛坯的生产能力及技术水平、机械加工设备和工艺装备的规格及性能、热处理设备条件与能力、技术人员和工人的技术水平以及辅助部门的制造能力和技术力量等。3）工艺技术的发展随着生产不断发展，新的加工设备和工艺方法的不断出现，以往认为工艺性不好的结构设计，在采用了先进的制造工艺后，可能变得简便、经济。影响结构工艺性的因素影响结构工艺性的因素35零件结构工艺性对于零件机械加工结构工艺性，主要从零件加工的难易性和加工成本两方面考虑。此外零件机械加工结构工艺性还要考虑以下要求：1）设计的结构要有足够的加工空间，以保证刀具能够接近加工部位，留有必要的退刀槽和越程槽等；2）设计的结构应便于加工，如应尽量避免使钻头在斜面上钻孔；3）尽量减少加工面积，如对大平面或长孔合理加设空刀等；4）从提高生产率的角度考虑，在结构设计中应尽量使零件上相似的结构要素（如退刀槽、键槽等）规格相同，并应使类似的加工面（如凸台面、键槽等）位于同一平面上或同一轴截面上，以减少换刀或安装次数及调整时间；5）零件结构设计应便于加工时的安装与夹紧。零件机械加工结构工艺性36零件结构工艺性37零件结构工艺性38零件结构工艺性39零件结构工艺性40二、毛坯选择1）设计图纸规定的材料及机械性能2）零件的结构形状及外形尺寸3）零件制造经济性4）生产纲领5）现有生产技术水平1．毛坯选择原则2．毛坯类型确定毛坯的依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特性以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等，其特点及应用见表。41二、毛坯选择表1-10各类毛坯的特点及其适用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状机械性能适用生产类型型材型材焊接件砂型铸造自由锻造普通模锻钢模铸造精密锻造压力铸造熔模铸造冲压件粉末冶金件工程塑料件13级以下13级以下11～1510～128～118～117～108～107～99～11大一般大大一般较小较小小很小小很小较小各种材料钢材铸铁,铸钢,青铜钢材为主钢,锻铝,铜等铸铝为主钢材,锻铝等铸铁,铸钢,青铜铸铁,铸钢,青铜钢铁,铜,铝基材料工程塑料小型大、中型各种尺寸各种尺寸中、小型中、小型小型中、小型小型为主各种尺寸中、小尺寸中、小尺寸简单较复杂复